Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COMMUTATOR FOR AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/011837
Kind Code:
A1
Abstract:
A commutator (1) for electric motors comprises a plurality of segments (2) which are welded to the ends (4, 5) of the end turns of a round wire rotor winding of the machine. At least two end turns in each segment are arranged one above the other in the radial direction. To obtain reliable contact with a simple structure, the end turns (4, 5) associated with each segment (2) are exposed and connected at flat, embossed surfaces/machining surfaces (6, 7, 8, 9) in the shape of circular segments which are formed by displacing or removing material.

Inventors:
Wuerth, Hans (Wilhelm-Bloss-Stra�e 67, Ludwigsburg, D-7140, DE)
Armbruster, Franz (Florian Geyer Stra�e 36, Stuttgart 31, D-7000, DE)
Application Number:
PCT/DE1991/000006
Publication Date:
August 08, 1991
Filing Date:
January 09, 1991
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 10 60 50, Stuttgart 10, D-7000, DE)
International Classes:
H01R39/32; H02K13/04; (IPC1-7): H01R39/32; H02K13/04
Foreign References:
FR2639163A11990-05-18
DE8709301U11987-09-24
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 5, no. 103 (E-64)(775) 03 Juli 1981, & JP-A-56 46647 (MITSUBISHI DENKI K.K.) 27 April 81, siehe das ganze Dokument
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 143 (E-504)(2590) 09 Mai 1987, & JP-A-61 280731 (MITSUBISHI ELECTRIC CORP.) 11 Dezember 1986, siehe das ganze Dokument
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Kommutator für elektrische Maschinen, mit einer Vielzahl von Segmenten, die an ihren hinteren Ab¬ schnitten mit Wicklungsenden einer aus Runddraht bestehenden Rotorwicklung der Maschine durch Schweißung verbunden sind, wobei an jedem Segment zumindest zwei Wicklungsenden in radialer Richtung übereinanderliegend angeordnet sind, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die jedem Segment (2) zugeordne¬ ten Wicklungsenden (4,5) frei liegen und über durch kreisabschnittsförmige Materialverdrängung/entfer nung gebildete Prägeflächen/Bearbeitungsflächen (6,7,8,9) miteinander flächig verbunden sind.
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die dem unteren Wicklungsende (5) zugeord¬ nete Drahtauflagefläche (11) Wärmestaurillen (12) aufweist.
3. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wär estauril len (12) in Umfangsrichtung des Kommutators (1) verlaufen.
4. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtauflage¬ fläche (11) auf dem Grund (13) einer Fixiernut (14) am Ende eines jeden Segmentes (2) liegt, die in Richtung der Längserstreckung der Wicklungsenden (4,5) verläuft.
5. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß das unten liegende Wicklungsende (5) über eine Prägefläche/Bearbei tungsflache (8) mit dem Segment (2) durch Schweißung flächig verbunden ist.
Description:
Kommutator für eine elektrische Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für elek¬ trische Maschinen, mit einer Vielzahl von Segmen¬ ten, die an ihren hinteren Abschnitten mit Wicklungsenden einer aus Runddraht bestehenden Ro¬ torwicklung der Maschine durch Schweißung verbunden sind, wobei an jedem Segment zumindest zwei Wicklungsenden in radialer Richtung übereinander liegend angeordnet sind.

Es sind verschiedene Ausgestaltungen für die Anord¬ nung und Verbindung der Wicklungsenden einer Rotor¬ wicklung einer elektrischen Maschine mit Segmenten eines Kommutators bekannt.

So zeigt die DE-OS 19 05 733 aus Runddraht be¬ stehende Leitungsenden eines Kommutators, die durch Widerstandsschweißung aneinander befestigt werden. Anschließend wird ein Wicklungsende gekürzt, so daß

das andere vorsteht. Dieses vorstehende Ende wird in einen Schlitz einer Kommutatorfahne radial ein¬ gelegt. Anschließend wird die Fahne derart radial warm verformt, so daß das vorstehende freie Wick¬ lungsende mit der Fahne und damit mit der zugehöri¬ gen Kommutatorlamelle elektrisch verbunden wird. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig; auch sind spezielle mit Schlitz versehene Fahnen an den Kom¬ mutatorlamellen erforderlich.

Aus der DE-OS 35 30 652 ist ein Kommutator für elektrische Maschinen bekannt, der zwischen seinen Segmenten sich radial erstreckende Isolierlamellen aufweist, die sich nach außen keilförmig verbrei¬ tern. Sie bilden zwischen sich Kammern aus, in die aus Runddraht bestehende Wicklungsenden der Rotor¬ wicklung der elektrischen Maschine eingebracht wer¬ den. Es sind zwei Wicklungsenden vorgesehen, die übereinanderliegen und in dieser Position miteinan¬ der sowie an den Boden der Kammer durch Schweißen befestigt sind. Zur Erhöhung der Schleuderfestig- keit kann zusätzlich eine Rotorbandage die Kammern nach außen hin abschließen. Die für die Kammerbil¬ dung benötigten Isolierlamellen führen zu einer re¬ lativ aufwendigen und damit kostenintensiven Aus¬ bildung.

Aus der japanischen Patentschrift 55-10816 ist ein Kommutator für einen Elektromotor bekannt, der ebenfalls mit Schlitzen versehene Segmente auf¬ weist. Die Drahtenden der Rotorwicklung, die aus Runddraht besteht, werden mit einem Zickzackprofil versehen, daß mit den Schlitzwandungen zusammen¬ wirkt.

Schließlich zeigt die DE-OS 31 28 626 einen Kommu¬ tator für elektrische Maschinen, bei der Spezial- profil-Drähte eingesetzt sind. Die Wicklungsenden der Rotorvicklung werden in Schlitze der Kommuta¬ torsegmente eingebracht und mit einem speziellen Werkzeugstempel verpreßt, so daß das die übereinan¬ der liegenden Wicklungsenden in engen Kontakt zu¬ einander gebracht werden und gleichzeitig ein Seg¬ mentbereich derart plastisch verformt wird, daß sich eine elektrische und auch mechanisch feste Verbindung an der Lamellenfahne ergibt.

Auch bei der DE-OS 27 39 730 werden spezialprofi- lierte Rotorwicklungsdrähte eingesetzt. Diese kön¬ nen zum Beispiel einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Mittels Schweißung werden die Wicklungs¬ enden stumpf aufeinander und auf die entsprechende Kommutatorlamelle verschweißt. Dabei können sie mit ihren Schmalseiten aufeinanderliegen oder auch mit ihren Breitseiten.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Kommutator mit den im Haupt¬ anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß trotz des Einsatzes von Runddraht für die Rotorvicklung und ohne geschlitzte Kommuta¬ torausbildung bzw. ohne Isolierlamellen des Kommu¬ tators eine exakte Positionierung bei dem Ver¬ schweißen der Wicklungsenden möglich ist, ohne daß es dabei zu einem Verrutschen oder dergleichen kommt. Trotz des Fehlens von Aufnahmekammern für die Wicklungsenden ist eine einfache Handhabung und präzise Anordnung bei der Schweißung möglich. Da

die jedem Segment zugeordneten Wicklungsenden frei¬ liegen, ist der Kommutator sehr einfach aufgebaut. Die Wicklungsenden lassen sich großflächig und ver¬ schiebungsfrei miteinander verschweißen, da sie durch kreisabschnittsför ige Materialverdrän¬ gung/-entfernung gebildete Präge-/Bearbeitungsflä- chen aufweisen, wodurch entsprechend große Auflage¬ flächen entstehen. Überdies stellen diese relativ großen Prägeflächen/Bearbeitungsflächen elektrische Verbindungen mit nur sehr kleinem Übergangswider¬ stand sicher. Zusätzlich oder alternativ kann auch das untere Wicklungsende über eine derartige Präge¬ fläche bzw. Bearbeitungsfläche mit dem Segment durch Schweißung flächig verbunden sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorge¬ sehen, daß die dem unteren Wicklungsende zugeord¬ nete Drahtauflagefläche Wärmestaurillen aufweist. Beim Schweißvorgang werden die beiden Drähte radial beaufschlagt, so daß sie an ihren Prägeflä¬ chen/Bearbeitungsflächen miteinander verschweißen. Da die Drahtauflagefläche die erwähnten Wärmestau¬ rillen aufweist, ergibt sich an den Rillen jeweils eine besonders große Schweißstromdichte, die ein einwandfreies Verschweißen sicherstellt.

Vorteilhaft ist es, wenn die Wärmestaurillen in Um- fangsrichtung des Kommutators verlaufen.

Nach einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drahtauflagefläche den Grund einer Fixiernut bildet, die in Richtung der Längserstreckung der Wicklungsenden verläuft. Die kreisförmige Kontur des unteren Wicklungsendes fin¬ det in der Fixiernut eine Mehrpunktabstützung, so

det in der Fixiernut einp Mehrpunktabstützung, so daß der untere Wicklungsdraht beim Schweißvorgang nicht verrutschen kann. Selbstverständlich kann der Grund der Fixiernut ebenfalls mit Wärmestaurillen versehen werden.

Zeichnung

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an¬ hand mehrere Ausführungsbeispiele; und zwar zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Kommutators einer elektrischen Ma¬ schine,

Figur 2 eine Darstellung gemäß Figur 1 nach einer anderen Ausfuhrungsform,

Figur 3 eine weitere Ausfuhrungsform einer Aus¬ bildung gemäß Figur 2 und

Figur 4 eine Ansicht auf eine Drahtauflagefläche des Kommutators in Richtung des Pfeils A in Figur 1 bzw. 2.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teilabschnitt eines Kommutators 1 im Bereich eines Segments 2, das aus leitfähigem Material besteht. Beidseitig des Segments 2 schließen sich weitere, nicht dargestellte Segmente an, die mittels Iso¬ lierstege 3 untereinander isoliert sind. Außerhalb

des mit Kohlebürsten zusammenwirkenden Bereichs des Kommutators 1 sind die Wicklungsenden 4,5 einer Ro- torwicklung einer den Kommutator 1 aufweisenden elektrischen Maschine mit dem Segment 2 verbunden. Hierzu werden die aus Runddraht bestehenden Wick¬ lungsenden 4,5 in ihrem Verbindungsbereich mit durch kreisabschnittsförmiger Materialverdrän- gung/-entfernung gebildeten Prägeflächen/Bearbei¬ tungsflächen 6,7 versehen. Hierdurch können die Wicklungsenden 4,5 flächig übereinanderliegend am hinteren Ende des Segmentes 2 angeordnet und zur Verschweißung miteinander und mit dem Segment 2 ra¬ dial mit einer Elektrode beaufschlagt werden, ohne daß sie dabei relativ zueinander verrutschen. Die Wicklungsenden 4 und 5 sind somit freiliegend am Kommutator 1 angeordnet.

Wie aus der Figur 1 ersichtlich, kann auch an der Unterseite des zuunterst liegenden Wicklungsendes 5 eine Prägefläche/Bearbeitungsfläche 8 ausgebildet sein, die ebenfalls durch kreisabschnittsförmige Materialverdrängung/-entfernung gebildet ist. Die¬ ses kann ferner für die Oberseite des Wicklungsen¬ des 4 gelten; das heißt, auch dort liegt eine Prä¬ gefläche/Bearbeitungsfläche 9. Je nach Ausbildungs¬ form des Kommutators/Rotors können somit an der Prägefläche/Bearbeitungsfläche 9 weitere Wicklungs¬ enden durch Schweißung angeschlossen werden.

Eine gestrichelte Linie 10 deutet in der Figur 1 an, daß die Drahtauflagefläche 11 des Kommutators 1, das heißt, die Außenseite des Segments 2 mit Wärmestaurillen 12 versehen ist. Die Wärmestauril¬ len 12 verlaufen in ümfangsrichtung des Kommutators

1. Ihre konkrete Ausbildung geht aus der Figur 4 hervor. Sie bilden eine Trapezkurve, das heißt, sie sind mit schrägwinklig verlaufenden Flanken verse¬ hen. Die Steghöhe beträgt vorzugsweise 0,3 mm und jede der oberen Stegflächen weist etwa eine Breite von 0,2 mm auf. Die Wärmestaurillen 12 können gege¬ benenfalls auch an den Wicklungsenden 5 anstatt an den Segmenten 2 angebracht sein.

Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem -im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 1- nur im Anlagebereich zwischen dem wick¬ lungsende 4 und dem Wicklungsende 5 Prägeflä¬ chen/Bearbeitungsflächen 6 bzw. 7 ausgebildet sind.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt eine Aus¬ gestaltung wie in der Figur 2, wobei jedoch die Drahtauflagefläche 11 von dem Grund 13 einer Fi¬ xiernut 14 gebildet ist, die in Richtung der Längserstreckung der Wicklungsenden 4,5 verläuft. Hierdurch erhält die teilkreisförmige Unterseite des Wicklungsendes 5 eine Lagefixierung, so daß dieses beim Schweißvorgang nicht relativ zum Seg¬ ment 2 verrutschen kann.